Thesis:

Síntesis y caracterización de materiales funcionales para procesos químicos industriales

La manipulación de superficies para el desarrollo de nuevos materiales funcionales juega un rol importante en el área de la ciencia y tecnología, permitiendo modificar propiedades y añadir nuevas funcionalidades a los materiales para cumplir con las necesidades y requerimientos del mundo actual. Chile específicamente está migrando hacia la descarbonización de su matriz energética y transitando hacia la utilización de fuentes de energías renovables, trabajo conjunto que permitirá reducir nuestra huella contaminante en el mundo, y bajo este contexto surge la necesidad de desarrollar nuevos métodos de sensado de contaminantes emergentes en zonas de sacrificio de nuestro país y disminuir el costo de producción de materiales obtenidos a partir de fuentes no convencionales. Para ello, en el primer caso se trabajará modificando un material existente, añadiéndole nuevas funcionalidades y características, y en el segundo, conociendo los requerimientos y necesidades que se deben suplir, se sintetizará un material que cumpla con las condiciones preestablecidas. Es por esto que en este trabajo se plantea estudiar las bases del desarrollo de nuevos materiales funcionales a través de la modificación de superficies de silicio(100) con distintas terminaciones (hidrogenadas, hidroxiladas y cloradas) para la posterior adsorción de anilina y piridina, y la síntesis del catalizador molibdato de bismuto en fase Alpha. Para ello, se diseñará una metodología de trabajo y posteriormente se caracterizarán los resultados mediante distintas técnicas como espectroscopía fotoelectrónica de rayos X (XPS), microscopía de fuerza atómica (AFM), reflectancia total atenuada – espectroscopía infrarroja con transformada de Fourier (ATR-FTIR), ángulo de contacto, difracción de rayos X, espectroscopía con transformada de Fourier (FTIR) y espectroscopía UV-Vis, las que en conjunto permitirán entender y confirmar los procesos asociados. El trabajo desarrollado durante esta investigación confirma la adsorción de anilina y piridina sobre las superficies de silicio(100) con distintas terminaciones y también la obtención de la fase de interés del catalizador molibdato de bismuto bajo las condiciones de síntesis determinadas como parte del protocolo de desarrollo de nuevos materiales funcionales.

Manipulating surfaces to develop new functional materials is important in science and technology, as it allows properties to be modified and new functionalities added to materials to meet today's needs and requirements. Specifically, Chile is transitioning towards decarbonizing its energy matrix and embracing renewable energy sources, a collaborative effort that will diminish our global environmental footprint. In this context, there is a need to develop new methods of sensing emerging pollutants in our country's sacrifice zones and to reduce the production cost of materials obtained from unconventional sources. To achieve this, we will first modify existing materials to add new functionalities and characteristics, and secondly, we will synthesize a material that meets the pre-established conditions based on the requirements and needs to be met. In this work, we propose studying the development of new functional materials by modifying silicon(100) surfaces with different terminations (hydrogenated, hydroxylated and chlorinated) for the subsequent adsorption of aniline and pyridine, as well as synthesizing the catalyst bismuth molybdate in the alpha phase. To this end, we will design a working methodology and later characterize the results using various techniques, including X-ray spectroscopy (XPS), atomic force microscopy (AFM), attenuated total reflectance-Fourier transform infrared spectroscopy (ATR-FTIR), contact angle measurement, X-ray diffraction and UV-Vis spectroscopy. These techniques will enable us to understand and confirm the associated processes. This research confirms the adsorption of aniline and pyridine on silicon(100) surfaces with different terminations, as well as the production of the desired bismuth molybdate catalyst phase under the synthesis conditions determined as part of the protocol for developing new functional materials.